1.动水注浆需要克服的问题:
突发性强、水源补给充沛、流量大、流速高、致灾性强、治理难度大。
2.问题瓶颈:
动水抗分散性能、水下胶结强度低、结石体体积倒缩、结石体的长期稳定性(硫酸根离子、氯离子侵蚀)。
3.材料研发指标:
浆液可注性:初始流动度和30分钟后流动度测试,要求大于14cm。
浆液稳定性:析水率不大于5%。
动水抗分散:pH值≤12(加入后降低)、悬浊物含量≤100mg/L(降低)、水下凝结时间、抗压强度。
动水留存率:动水冲刷5分钟,留存率不低于85%。
凝结时间可控:30-150分钟内动态可调。
膨胀不收缩:自由膨胀率。
4.测试手段:
X射线衍射仪(XRD)、热重分析仪(TG-GTA)(水泥水化程度:水化放热量、放热速率)、扫描电子显微镜(SEM)。
试验数据+人工神经网络模型,建立注浆材料流动度、初凝时间、力学强度的动态调控方法。[林荣峰,2023]
5.现有注浆材料优劣:
水泥基材料:
硅酸盐水泥浆液:浆液留存率低、凝结固化性弱。
水泥-水玻璃浆液:反应后快速水化生成凝胶体,但反应前易被水流冲走,留存率低。形成凝胶体后泵送能力和扩散能力较弱。浆液与水相容性好,结石后强度降低、体积倒缩,存在破坏风险。
化学材料:
凝胶时间可控、水下反应快速,但凝胶体强度低、耐久性差、造价高、工艺复杂、有害污染。
新的方向:性能、成本、环保。浆液扩散规律、动水封堵机理。
水泥基抗分散材料:单浆,凝絮剂。
聚丙烯酰胺-1(PAM-1),掺量为1%;聚丙烯酰胺-2(PAM-2),掺量为0.8%;聚丙烯酸钠(ASAP),掺量为0.4%;羟丙基甲基纤维素(HPMC),掺量为 0.6%。
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